[發明專利]三維圖像傳感器及其制造方法

在審

• 申請號: 201710317787.8
• 申請日: 2017-05-08
• 公開（公告）號: CN107134468A
• 公開（公告）日: 2017-09-05
• 發明（設計）人: 高喜峰;余興
• 申請（專利權）人: 豪威科技（上海）有限公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙)31237
• 代理人: 智云

技術領域

本發明涉及圖像傳感器制造技術領域，特別涉及一種三維圖像傳感器及其制造方法。

背景技術

傳統的二維圖像技術已不能滿足人們的需求，越來越多的三維圖像技術被應用在相關領域中，例如，海洋陸地勘測、機器視覺、視覺游戲、三維家庭影院、三維視頻會議以及汽車移動控制等等。

在傳統的三維成像技術中，三維成像系統由分立元器件實現的機器掃描與強大的信號處理芯片構成。這樣構成的系統不僅笨拙體積大而且價格昂貴，此外它的功耗高也是其一大劣勢。而單芯片CMOS圖像傳感器，基于飛行時間法(Time of Fly，TOF)測距原理，用一個約幾十毫伏功率的激光脈沖代替了傳統的機器掃描，并且將邏輯電路、存儲電路與像素電路集成到單一芯片上，用標準的CMOS工藝來實現這一設計。

請參考圖1，其為現有的三維圖像傳感器的結構示意圖。如圖1所示，在現有的三維圖像傳感器1中，包括邏輯晶圓10、鍵合于所述邏輯晶圓10上的存儲晶圓11、鍵合于所述存儲晶圓11上的像素晶圓12以及形成于所述像素晶圓12上的玻璃透鏡13，其中，所述像素晶圓12主要包括光電二極管120、彩色濾光片121及微透鏡122。在現有技術中，主要通過玻璃透鏡13實現聚光作用，同時，在每個像素中，還通過微透鏡122對玻璃透鏡13透射出來的光線進行調整，通過彩色濾光片121實現波長的選擇，通過光電二極管120進行光電的轉換。彩色濾光片121和微透鏡122均可以通過現有的CMOS工藝形成，而玻璃透鏡13需要通過額外的工藝粘貼在像素晶圓12上。

現有的三維圖像傳感器仍舊存在一定的體積較大和成本較昂貴的問題，如何進一步降低三維圖像傳感器的體積和成本成了本領域技術人員需要解決的一個問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種三維圖像傳感器及其制造方法，以解決現有技術中的三維圖像傳感器體積較大的問題。

為解決上述技術問題，本發明提供一種三維圖像傳感器，所述三維圖像傳感器包括：邏輯晶圓、鍵合于所述邏輯晶圓的第一表面的存儲晶圓、鍵合于所述存儲晶圓的第二表面的像素晶圓及形成于所述像素晶圓的第三表面的光柵透鏡，所述光柵透鏡能夠選擇波長，并對選擇后的波長進行聚光后傳遞至所述像素晶圓。

可選的，在所述的三維圖像傳感器中，所述光柵透鏡包括多個間隔的二氧化鈦納米磚塊。

可選的，在所述的三維圖像傳感器中，所述二氧化鈦納米磚塊的高度為500nm～700nm。

可選的，在所述的三維圖像傳感器中，所述二氧化鈦納米磚塊的截面寬度為100nm～700nm。

可選的，在所述的三維圖像傳感器中，相鄰兩個所述二氧化鈦納米磚塊之間的間隙為10nm～200nm。

可選的，在所述的三維圖像傳感器中，所述像素晶圓包括多個間隔的單光子雪崩二極管，相鄰兩個單光子雪崩二極管之間通過深溝槽隔離結構予以隔離。

本發明還提供一種三維圖像傳感器的制造方法，所述三維圖像傳感器的制造方法包括：

提供邏輯晶圓；

在所述邏輯晶圓的第一表面鍵合存儲晶圓；

在所述存儲晶圓的第二表面鍵合像素晶圓，所述像素晶圓的第三表面形成有光柵透鏡，所述光柵透鏡能夠選擇波長，并對選擇后的波長進行聚光后傳遞至所述像素晶圓。

可選的，在所述的三維圖像傳感器的制造方法中，通過如下方法在所述像素晶圓的第三表面形成光柵透鏡：

在所述像素晶圓的第三表面形成二氧化鈦層；

刻蝕所述二氧化鈦層以形成光柵透鏡。

可選的，在所述的三維圖像傳感器的制造方法中，所述光柵透鏡包括多個間隔的二氧化鈦納米磚塊；所述二氧化鈦納米磚塊的高度為500nm～700nm；所述二氧化鈦納米磚塊的截面寬度為100nm～700nm；相鄰兩個所述二氧化鈦納米磚塊之間的間隙為10nm～200nm。

可選的，在所述的三維圖像傳感器的制造方法中，所述像素晶圓包括多個間隔的單光子雪崩二極管，相鄰兩個單光子雪崩二極管之間通過深溝槽隔離結構予以隔離。

在本發明提供的三維圖像傳感器及其制造方法中，在像素晶圓上形成光柵透鏡，所述光柵透鏡能夠選擇波長，并對選擇后的波長進行聚光后傳遞至所述像素晶圓，由此可以避免增加專門的透鏡組件，從而可以減小所形成的三維圖像傳感器的體積；此外，相對于增加專門的透鏡組件，將具有波長選擇和聚光作用的光柵透鏡集成到三維圖像傳感器內也能夠降低成本。

附圖說明

圖1是現有的三維圖像傳感器的結構示意圖；